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1、第八章 氣體,1、氣體的等溫變化,1、溫度,2、體積,3、壓強(qiáng),,熱力學(xué)溫度T ，單位：開爾文 T = t 273 K,,,體積 V 單位：有L、mL等,壓強(qiáng) p 單位：Pa（帕斯卡）,氣體的狀態(tài)參量,復(fù)習(xí),宏觀上表示物體的冷熱程度，微觀上表示物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。,氣體的體積是指氣體分子所能達(dá)到的空間，等于容器的容積。,氣體作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體壓強(qiáng)。,,一、壓強(qiáng)的計(jì)算,氣體壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器壁碰撞而產(chǎn)生的。容器壁上單位面積所受氣體的壓力即壓強(qiáng)。可見，求氣體壓強(qiáng)的問題其實(shí)是一個(gè)力學(xué)問題。,例1.封閉氣體的汽缸掛在彈簧秤下,彈簧秤的讀數(shù)為F,已知缸體的質(zhì)量為M,活

2、塞的質(zhì)量為m,截面積為S,活塞與汽缸間的摩擦不計(jì),外界大氣壓強(qiáng)為P0,則汽缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)p為多少?,1.用固體封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算（平衡態(tài)）,隔離活塞：活塞受力情況為： PS+F-mg-P0S=0,計(jì)算的方法是：對(duì)固體（活塞或汽缸）進(jìn)行受力分析，列出平衡方程，進(jìn)而求解出封閉氣體的壓強(qiáng).,2.如圖所示,氣缸由兩個(gè)橫截面不同的圓筒連接而成.活塞A、B被輕質(zhì)剛性細(xì)桿連接在一起,可無摩擦移動(dòng).A、B的質(zhì)量分別為mA,mB,橫截面積分別為SA,SB.一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間,活塞外側(cè)大氣壓強(qiáng)p0。氣缸水平放置達(dá)到平衡狀態(tài)如圖(a)所示, 將氣缸豎直放置達(dá)到平衡后如圖(b)所示. 求兩種情況下封

3、閉氣體的壓強(qiáng).,水平時(shí)：對(duì)活塞AB和細(xì)桿進(jìn)行受力分析有：P0SA-P1SA-P0SB+P1SB=0,豎直時(shí)，同理可得： P0SA+mAg-P2SA+ P2SB+mBg-P0SB=0,3.容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)求封閉氣體的壓強(qiáng),例3：如圖所示，一個(gè)壁厚可以不計(jì)、質(zhì)量為M的汽缸放在光滑水平地面上，活塞的質(zhì)量為m，面積為S，內(nèi)部封有一定質(zhì)量的氣體.活塞不漏氣，摩擦不計(jì)，外界大氣壓強(qiáng)為P0，若在活塞上加一水平向左的恒力F（不考慮氣體溫度的變化），求汽缸和活塞以共同加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)多大？,計(jì)算的方法步驟是：當(dāng)容器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選擇與氣體相關(guān)聯(lián)的液體柱，固體等作為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，畫出分析圖示

4、；根據(jù)牛頓第二定律列出方程；解方程，求出封閉氣體壓強(qiáng),2.用液體封閉的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算（平衡態(tài)）,計(jì)算的方法步驟是：選取一個(gè)假想的液體薄片（其自重不計(jì)）為研究對(duì)象（選最低液面）；分析液片兩側(cè)受力情況，建立力的平衡方程，消去橫截面積，得到液片兩側(cè)的壓強(qiáng)平衡方程；解方程，求得氣體壓強(qiáng),例2：如圖8-2所示，粗細(xì)均勻的U形管的A端是封閉的，B端開口向上。兩管中水銀面的高度差h=20cm。外界大氣壓強(qiáng)為76cmHg。求A管中封閉氣體的壓強(qiáng)。,（提示：76cmHg=760mmHg=1.01105Pa 液體壓強(qiáng)公式：P= gh）,1、如圖1所示，試求甲、乙、丙中各封閉氣體的壓強(qiáng)P1、P2、P3、P4 。（已

5、知大氣壓為P0，液體的密度為，其他已知條件標(biāo)于圖上，且均處于靜止?fàn)顟B(tài)）,圖1,3.壓強(qiáng)的計(jì)算練習(xí),氣體的等溫變化,誘思導(dǎo)學(xué):,本節(jié)課我們就來研究控制一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積的變化關(guān)系。我們稱之為等溫變化。,夏天，打足氣的自行車輪胎在烈日下暴曬常常會(huì)爆胎，為什么？ 一只凹進(jìn)的乒乓球，怎樣能使它恢復(fù)原狀？,其實(shí)，生活中許多現(xiàn)象都表明，氣體的壓強(qiáng)，體積，溫度三個(gè)狀態(tài)量之間一定存在某種關(guān)系，那么是什么關(guān)系呢？我們怎么來研究?,研究的方法-----控制變量法,提出問題：一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積之間有什么關(guān)系呢？,實(shí)驗(yàn)探究：,二、探究氣體等溫變化的規(guī)律,1.實(shí)驗(yàn)

6、裝置(課本實(shí)驗(yàn)),.我們的研究對(duì)象是什么? .實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量? .怎樣保證實(shí)驗(yàn)過程溫度不變? .怎樣保證氣體質(zhì)量不變? .要使密封氣體的壓強(qiáng)，體積變化，應(yīng)如何操作？壓強(qiáng)如何表達(dá)？,.注射器內(nèi)一定質(zhì)量的氣體.,.壓強(qiáng)、體積（體積的變化與空氣柱的長度有關(guān)）,.變化過程十分緩慢、容器透熱、環(huán)境恒溫；手不要握住注射器的外管。,.柱塞上涂上凡士林密封,我們可用注射器來定性研究,研究題目：一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變，當(dāng)體積縮小時(shí)，壓強(qiáng)有什么變化？你怎么體會(huì)到的？當(dāng)體積增大時(shí)，壓強(qiáng)有什么變化？你怎么體會(huì)到的？ 強(qiáng)調(diào)：實(shí)驗(yàn)過程中，手不要握住注射器的外管,小結(jié)：一定質(zhì)量的某種氣體，溫度不變，當(dāng)體積縮小時(shí)

7、，壓強(qiáng)增大，氣體體積增大時(shí)壓強(qiáng)減小 猜想：可能壓強(qiáng)和體積成反比,演示實(shí)驗(yàn),,,,1/V,1,2,3,0,0.2,0.4,0.6,0.8,,,,,,,,,,,,,,,,,,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，它的壓 強(qiáng)跟體積成反比,1、內(nèi)容：,2、表達(dá)式：,3、圖像：,三、玻意耳定律,三、玻意耳定律,點(diǎn)撥：（1）玻意耳定律是實(shí)驗(yàn)定律，由英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特各自通過實(shí)驗(yàn)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。 （2）成立條件：質(zhì)量一定，溫度不變， 適用范圍：壓強(qiáng)不太大，溫度不太低。 （3）pV=C。其中常量C與氣體的質(zhì)量、種類、溫度有關(guān)。,四、等溫線,1.一定質(zhì)量的某種氣體在等溫變化

8、過程中壓強(qiáng)p跟體積V的反比關(guān)系，在p-V 直角坐標(biāo)系中表示出來的圖線叫等溫線。 2.一定質(zhì)量的氣體等溫線的p-V圖是雙曲線的一支。 3.等溫線的物理意義： 圖線上的一點(diǎn)表示氣體的一個(gè)確定的狀態(tài)。同一條等溫線上各狀態(tài)的溫度相同，p與V的乘積相同。不同溫度下的等溫線，離原點(diǎn)越遠(yuǎn)，溫度越高。,1、圖象平面上的一個(gè)點(diǎn)代表什么？曲線AB代表什么？ 2、pV=恒量一式中的恒量是普適恒量嗎？,,例1、粗細(xì)均勻的玻璃管，一端封閉，長為12cm，一個(gè)人手持玻璃管開口向下潛入水中，當(dāng)潛到水下某深度時(shí)看到水進(jìn)入玻璃管口2cm，求人潛入水中的深度。（取水面大氣壓強(qiáng)為P0 =1.0 105Pa，g取10m/s2）,五、

9、典型例題,答案：h=2m,用氣體定律解題的步驟,1確定研究對(duì)象：被封閉的氣體(滿足質(zhì)量不變的條件)；,2用一定的數(shù)字或表達(dá)式寫出氣體狀態(tài)的初始條件(p1，V1，T1，p2，V2，T2)；,3根據(jù)氣體狀態(tài)變化過程的特點(diǎn)，列出相應(yīng)的氣體公式(本節(jié)課中就是玻意耳定律公式)；,4將各初始條件代入氣體公式中，求解未知量；,例2將一端封閉的玻璃管插入水銀槽內(nèi)，內(nèi)封一定質(zhì)量的氣體。若將管略壓下一些，下述說法正確的是 ( ) A玻璃管內(nèi)氣體體積擴(kuò)大 B玻璃管內(nèi)氣體體積縮小 C管內(nèi)外水銀面高度差減小 D管內(nèi)外水銀面高度差增大,BC,1.某個(gè)容器的容積是10L，所裝氣體的壓強(qiáng)是20105Pa。如果溫度保持不變，把容器的開關(guān)打開以后，容器里剩下的氣體是原來的百分之幾？設(shè)大氣壓是1.0105Pa。,課堂練習(xí),2.一定質(zhì)量氣體的體積是20L時(shí)，壓強(qiáng)為1105Pa。當(dāng)氣體的體積減小到16L時(shí)，壓強(qiáng)為多大？設(shè)氣體的溫度保持不變。,就容器而言，里面氣體質(zhì)量變了，似乎是變質(zhì)量問題，但若視容器中氣體出而不走，就又是質(zhì)量不變了。,答案：1.2510 5Pa,5%,